TNT廢水處理方法
報廢彈藥銷毀廢水的主要成分是TNT及其他一些衍生物，其特點是TNT濃度高，水量小，并含有大量油脂等其他物質，成分復雜且色度高。如未經有效處理的含TNT廢水直接排入地表環境，TNT就會很快滲入地下，積存于土壤和地下水中，造成嚴重的環境污染。因此，研究TNT廢水處理技術，對于維護人體健康和區域生態環境安全，具有重要的經濟意義和社會意義。目前，處理TNT廢水的方法主要有物理法、化學法和生物法。電Fenton法是將Fenton反應和電解反應結合在一個反應器內進行的方法，主要包括電解Fenton法、陽極電Fenton法、陰極電Fenton法。電Fenton法在難降解廢水處理中已有所應用，但對彈藥銷毀廢水的應用研究還較少。筆者對采用鐵陽極電解Fenton法處理TNT廢水進行了試驗研究。
1材料與方法
試驗所用TNT廢水取自某軍區報廢彈藥銷毀TNT飽和溶液，主要污染物指標：TNT149~202mg/L，COD480～500mg/L，色度1040～3130度，SS<50mg/L。
1.1試驗儀器及試劑
試劑：TNT標準分析試劑（純度>99.99%），H2O2（30%），NaOH（AR），Na2SO4（AR），濃H2SO4（AR），均來自天津市百世化工有限公司。
儀器：HH-6型數顯恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市環保儀器廠），WYK-G型硅整流直流穩壓電源（江蘇省蘇州萬瑞達電氣有限公司），pHB-4型pH計（北京科實興業科技有限公司），721型分光光度計（山東高密彩虹分析儀器有限公司）。
1.2試驗方法
在電解槽中，以兩塊平行的10cm×10cm的鐵和石墨板分別為陽極和陰極，外加直流穩壓電源，加入700mL廢水，以Na2SO4做支持電解質。用稀H2SO4和NaOH溶液調節pH，投加一定量的30%H2O2，測定不同條件下TNT和COD的去除率。
1.3分析方法
TNT的測定采用亞硫酸鈉分光光度法，COD的測定采用標準重鉻酸鉀法。
2結果與討論
2.1電壓對去除效果的影響
在Na2SO4投加量770mg/L，H2O2投加量300mg/L，pH=7.0，電解時間2h，極板間距7cm的條件下，考察不同電壓對TNT、COD去除效果的影響，結果如圖1所示。
圖1電壓對去除效果的影響
由圖1可見，TNT去除率隨電壓的增大而增加。電壓與電流密度成線性關系，所以TNT的去除率隨電流密度的增加而增加。但是電流密度的增加，會導致反應超電壓升高，能耗提高；另一方面，在H2O2－e＝HO2·+H+的反應中，雖然生成的HO2·也是一種氧化劑，但其氧化能力大大低于HO·。廢水在電壓為7V時，電流效率最高，此時反應迅速，陽極有大量氣泡冒出，此時TNT去除率為98.22％，COD去除率為75.62％。當電壓大于7V時反應更換為劇烈，但是副反應現象明顯，陰陽極均有大量氣泡冒出，極板明顯發熱。這就是電壓升高較大而去除率卻上升緩慢的原因。因此從節能與廢水處理兩方面綜合考慮，最適合的電壓定為7V。
2.2H2O2投加量對去除效果的影響
在Na2SO4770mg/L，電壓7V，pH=7.0，電解時間2h，極板間距7cm的條件下，考察不同H2O2投加量對COD和TNT去除效果的影響，結果如圖2所示。
圖2H2O2投加量對去除效果的影響
由圖2可見，在H2O2投加量從0增加到180mg/L時，TNT和COD去除率迅速上升，TNT已基本被完全破壞，COD去除率也達到63.3%。H2O2投加量從180mg/L增加到450mg/L時，TNT在H2O2投加量為300mg/L時去除率達到最大，而COD去除率仍緩慢上升至69.4%，當H2O2質量濃度大于450mg/L時，TNT和COD的去除率反而下降。究其原因是當H2O2投加量為0到180mg/L時，此時H2O2與鐵陽極溶解出的Fe2+反應，反應產生的HO·迅速將TNT破壞。當H2O2投加量大于450mg/L時，此時H2O2濃度較大，鐵陽極溶出速率不能完全滿足，造成H2O2部分未能與Fe2+發生反應就被電解過程破壞產生OH-，這主要是由于電解Fenton反應中，電流加快了H2O2的分解，造成短時間內過大，來不及與TNT反生反應就被H2O2淬滅。因此取H2O2投加量為180mg/L。
2.3Na2SO4投加量對去除效果的影響
H2O2投加量180mg/L，pH=7.0，電壓7V，電解時間2h，極板間距7cm的條件下，考察不同Na2SO4投加量對TNT和COD去除效果的影響，結果如圖3所示。
圖3Na2SO4投加量對去除效果的影響
由圖3可見，隨著Na2SO4投加量的增加，TNT與COD的去除率逐漸上升，當Na2SO4的投加量為500mg/L時，基本達到最大。此后隨Na2SO4投加量的繼續增加，去除率增加緩慢，基本趨于平穩。這主要是由于隨Na2SO4投加量的增加導致電解槽中的電解質增高，故電流增大，Fe2+溶出速度增大，利于Fenton反應的發生。當Na2SO4的投加量大于500mg/L時，更大的電流可以去除部分COD，但能效較低。因此，Na2SO4的最佳投加量為500mg/L。
2.4初始pH對去除效果的影響
H2O2投加量180mg/L，Na2SO4投加量500mg/L，電壓7V，電解時間2h，極板間距7cm的條件下，考察不同pH對TNT與COD的去除率的影響，通過試驗發現pH從2.8變化到5時，去除率隨pH的增加而降低，此后pH從5增加到9.4，去除率呈先上升后減小的狀態。通過試驗結果可見：當pH為中性時去除率最高。當電解液為酸性時，H+雖然可以和鐵陽極反應，但是卻抑制了陰極反應的發生。當電解液為堿性時，OH-會和鐵陽極溶出的Fe2+發生反應產生Fe（OH）2沉淀，降低了Fe2+濃度，不利于Fenton反應的發生。所以，中性條件是最佳反應條件。
2.5反應時間對去除效果的影響
在H2O2投加量180mg/L，Na2SO4投加量500mg/L，pH=7.0，電壓10V，電解時間2h，極板間距7cm的條件下，考察不同反應時間對TNT和COD去除效果的影響，結果如圖4所示。
圖4反應時間對去除效果的影響
由圖4可見，0~2h時，TNT與COD的去除率隨反應時間增長而加大，并且在2h時達到最大。當反應時間大于2h時，TNT去除率已無變化，而COD去除率卻有所下降，這主要是由于Fenton反應已完全停止，H2O2完全消耗。此時，由于長時間的電解將少量苯環打開，造成COD增大，COD去除率下降。所以，最佳電解時間為2h。
3結論
試驗將電解反應和Fenton法耦合成電解Fenton法，采用鐵作為陽極，石墨作為陰極；以TNT廢水為處理對象，研究了H2O2投加量、Na2SO4投加量、pH、電壓和電解時間等因素對TNT、COD去除率的影響。得出電解Fenton法的最佳工藝運行條件：電壓7V，H2O2投加量180mg/L，Na2SO4投加量500mg/L，pH=7，電解時間2h。此時，TNT去除率可達97％，COD去除率可達65%。
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